ビットコインMEVを解読する：イーサリアムの暗黒の森の外にあるもう一つの世界
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ビットコインMEVを解読する：イーサリアムの暗黒の森の外にあるもう一つの世界
本レポートでは、ビットコインにおけるMEVの複雑性の増加を分析し、それがより広いエコシステムに与える影響を評価する。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察著者：Jeffrey Hu
翻訳：TechFlow
本稿は、HashKey CapitalのJeffrey HU、Jinming NEO、およびFlashbotsのGeorge ZHANGによって共同執筆されました。
はじめに
ビットコインMEV（マイナーが抽出可能な価値）という概念は、2013年から存在していた。イーサリアムのMEVと比べるとまだ比較的新しい分野ではあるが、BRC-20、オーディナリズ（Ordinals）、ルーンズ（Runes）といったメタプロトコルの登場により、今後ますますプログラマブル性、表現力、そしてMEVの機会が拡大する可能性を秘めた活発なエコシステムが構築されつつある。
本レポートでは、ビットコイン上でのMEVの複雑化の進行を分析し、それがより広範なエコシステムに与える影響を評価する。
なぜビットコインMEVへの関心が高まっているのか？
オーディナリズ導入以前、ビットコインにおけるMEVは広く認識されておらず、重要視されていなかった。関心は主にLightning Networkやサイドチェーンにおけるマイニング攻撃に向けられていた。しかし、Taprootのアップグレードにより、ビットコインはより高い表現力とプログラマブル性を獲得し、オーディナリズやルーンズなどのメタプロトコルの登場を促進したことで、MEVの問題が表面化した。また、ビットコインの10分間というブロック生成時間もこの問題を助長しており、経験の浅いユーザーが費用奪取（fee sniping）など様々なMEV攻撃の標的になりやすくなっている。たとえば、インスクリプション市場で入札する際にそのリスクに晒される。さらに、ブロック報酬の減少によりマイナーの収益性が脅かされ、取引手数料の最大化に注力するようになっており、これがMEV活動の増加の一因とも考えられる。
以下のグラフは、話題となったオーディナリズおよびルーンズのローンチ前後に、手数料がブロック報酬に対してどのように増加したかを示している。一時は、マイニング収入全体の60％以上を占めるまでになった。
出典：Dune analytics (@data_always)、「取引手数料がマイニング報酬に占める割合」、2024年7月22日時点
これまでに、BTCFiアプリケーションや開発が増加しており、ビットコインが「デジタルゴールド／決済ネットワーク」という枠を超えて、実用性が拡大する急速に成長するエコシステムへと変貌しつつある。これは、ビットコインにとってさらなるMEVの機会をもたらす可能性がある。
ビットコインMEVとイーサリアムMEVの違い
ビットコインにおけるMEVについての議論が少ない背景には、ビットコインとイーサリアムの根本的なアーキテクチャ設計の相違がある。
アーキテクチャ設計
イーサリアムはEVM（イーサリアム仮想マシン）上で動作し、スマートコントラクトを実行することで、グローバルなステートマシンを維持することによりプログラマブル性を実現している。
イーサリアムはアカウントベースモデルを採用しており、トランザクションナンス（nonce）による順序管理を通じて取引を処理する。つまり、取引の順序が結果に影響を与えるため、サーチャー（searcher）は容易にMEVの機会を特定でき、ユーザーの取引の前後に自らの取引を挿入できる。例えば、AliceとBobがUniswapでそれぞれ1ETHをUSDTと交換する取引を送信した場合、ブロック内で先に実行された取引の方がより多くのUSDTを得ることになる。
一方、ビットコインはEVMのようにステートフルなスクリプト言語ではなく、UTXOモデルを採用している。標準的なビットコイン送金であれば、事前に指定された受取人だけが有効な署名によってUTXOを使用できるため、他のユーザーとの資金使用競合は生じない。ただし、ビットコイン上ではスクリプトまたはSIGHASHによって複数の当事者が解錠可能なUTXOを作成することも可能である。この場合、最初に確認された取引がUTXOの支出権を得る。とはいえ、各UTXOの解錠条件はそのUTXO自体にのみ依存し、他のUTXOとは独立しているため、競合はそのUTXOに限定される。
ビットコイン上のアルトコイン
上記の設計上の根本的差異に加え、BTC以外の価値ある資産の導入も、マイナーによるMEV抽出のインセンティブを生んでいる。こうしたシナリオで生じるMEVは、プロトコル設計者がスクリプト＋UTXO（ビットコイン特有のデータ構造）を使って新たな資産クラスやオンチェーン行動を構築しようとする際に、資産の所有権やオンチェーン行動の有効性の順序を定義する過程で生じる。イベントが順序に基づいて定義されているため、順序を巡る競争が発生し、MEVが生まれる。
他の資産を考慮しない場合、合理的なマイナーは正当な取引を手数料に応じてパッキングし、取引サイズに基づいて報酬を得るだけである。しかし、ビットコインの取引が標準的な送金に留まらず、新たな価値ある資産（例：ルーンズなど）の発行のようなものになると、マイナーはビットコインの取引手数料以外にも戦略を選択できる：1）取引を検閲し、自身の発行取引で置き換える；2）ユーザーに高い手数料を要求する（オンチェーン、オフチェーン、またはサイドチェーンでの支払い）；3）複数のユーザーに相互に入札させ、手数料の戦争を引き起こす。
発行（Minting）
直接的な例として、RunesやBRC20などの資産の発行情報があり、通常は発行上限が設定される。最初に確認された発行取引が成功と見なされ、それ以外は無効となる。この場合、取引の順序が極めて重要となり、順序操作を通じてMEVの機会が生じる。
さらに、オーディナリズが導入した「希少なサトシ（satoshi）」という概念は、半減期中にマイナーが再編成（reorg）を引き起こすのではないかという懸念さえ引き起こしている。
ステーキング
発行に加えて、Babylonのようなステーキングプロトコルも、各ステージでステーク可能な資産量に上限を設けている。ユーザーがその上限を超えても、依然としてビットコインをステーキングロックスクリプトに送金することは可能だが、これでは成功したステーキングとは認められず、将来の報酬資格も得られない。つまり、ステーキング取引の順序も非常に重要である。
たとえば、Babylonのメインネットローンチ直後、第1フェーズのステーキング上限が1,000 BTCに達し、約300 BTCがオーバーフローし、アンバインドが必要となった。
Babylonメインネット起動時、手数料レートが1,000 sats/vBytesに上昇、出典：Mempool.space
オンチェーンでの資産発行／インスクリプションやステーキングに加え、サイドチェーンや集約チェーン（ロールアップ）上でのアクティビティもMEVの影響を受ける。詳細については「ビットコイン上でのMEV事例」セクションで述べる。
何がビットコインMEVと見なされるのか？
では、いったい何がビットコイン上のMEVと見なされるのか？そもそもMEVの定義は状況により異なる。
一般的に、ビットコイン上のMEVとは、マイナーがブロック生成プロセスを操作して最大限の利益を抽出する方法を指す。以下のように大別できる：
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ユーザーが追加手数料を支払う：取引のスピードアップを希望するユーザーは、通常、オフチェーンの取引加速サービスを利用することで実現する。これは通常高額であり、ユーザーはより高い手数料を支払って取引を優先的に処理してもらう必要がある。トレーダーはRBF（Fee Replacement）やCPFP（Child Pays for Parent）などの仕組みを通じてマイナーに高い手数料を支払い、取引の優先度を上げ、迅速な確定を実現できる。低手数料の取引は、利益を重視するマイナーがより収益性の高い取引を優先するため、長い確定待ち時間を強いられる。
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ユーザーとマイナーの共謀：ユーザーがマイナーと結託し、特定の重要性を持つ取引を検閲または含めさせる。たとえば、悪意あるユーザーとマイナーが結託して、Lightning Network上のペナルティ取引を検閲・排除し、チャネル内の資産を不正に取得する。BitVMなどの新規システムおよびそのペナルティ取引も同様のリスクにさらされている。
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ビットコインマイナーによるサイドチェーン/L2上でのマイニング：これは各種初期のマージマイニングスキームを含む。マイナーはビットコインの計算能力を利用して別のネットワークのセキュリティを確保する。マージマイニングにより、マイナーの集中化が進む可能性がある。大型マイナーがメインチェーン上の計算能力を活用してL2のブロック生成・順序決定などを左右し、過剰なL2マイニング報酬を得るだけでなく、L2ネットワークの安全性にも悪影響を及ぼす恐れがある。
RBFのような公開市場型の手数料入札方式は、全体の経済システムにおいて比較的ポジティブな役割を果たしており、自由市場経済を促進している。しかし、ユーザーがマイニングプールと帯域外（off-chain）で支払いを行う場合、これはネットワークの非中央集権性および検閲耐性に対して明らかに脅威となる。これを「MEVil（悪意のあるMEV）」と呼ぶこともある。
ビットコインMEVの事例
上記の分類に基づき、いくつかのMEV事例を見てみよう。
非標準取引
ビットコインコアソフトウェアは、ノードが標準取引のみを処理することを許可しており、サイズ制限は100 kvBである。しかし、マイニングプールは依然として高手数料の非標準取引をブロックに含め、しばしば低手数料取引を除外する。
代表的な事例としては：
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ブロック776,884：Terraプールによって採掘され、849.93 kvBのインスクリプション取引を含んでいた。このインスクリプションは、飲み物を持ったカエルの1分間のMP4動画であり、マイナーに0.5 BTCの手数料をもたらした。
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ブロック777,945：975.44 kvBの4000 x 5999ピクセルのWEBP画像を含み、マイナーに0.75 BTCの手数料をもたらした。
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ブロック786,501：ジュリアン・アサンジがビットコインジャーナルの表紙に登場するJPEG画像のインスクリプションにより、マイナーに約0.5 BTCの手数料をもたらした（サイズは992.44 kvB）。
デフォルトでは、ビットコインコアノードは標準取引の転送のみを許可している。そのため、非標準取引はプライベートmempoolを介して直接マイニングプールに送信される必要がある。プライベートmempoolは、マイニングプールが非標準取引を受け入れ、ユーザーの取引を優先的に処理することを可能にする。これにより取引処理が早まる一方、より多くの取引がプライベートmempoolに移行すると、プールの集中化や検閲リスクが高まる。実際に、一部のマイニングプールはすでにプライベートmempoolの収益性を活用している。
たとえば、Marathon Digitalは「Slipstream」という直接取引提出サービスを開始しており、顧客が複雑かつ非標準の取引を提出できるようにしている。
サイドチェーン / L2 上の MEV 事象
Stacksサイドチェーンは独自のコンセンサスメカニズム「トランスファープルーフ（Proof of Transfer, PoX）」を採用しており、ビットコインマイナーがStacksブロックを採掘し、ビットコインブロックチェーン上で取引を決済しながらSTX報酬を得られる仕組みになっている。
過去、Stacksはシンプルなマイナー選出メカニズムを採用しており、高ハッシュレートを持つビットコインマイナーがStacksブロックを採掘しやすく、他のマイナーのコミット取引を検閲して報酬を独占する可能性があった。より多くのマイナーがこの戦略を採用すれば、将来的なStackerの収益低下につながる恐れがある。
エコシステムへの影響：
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誠実なマイナーのコミットを排除することで、最終的にStackerに還元される報酬が減少する。
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大規模マイナーが計算能力を濫用し、誠実なマイナーのコミットを継続的に排除すれば、少数のマイナーがすべてのStacks報酬を独占するという集中化リスクが高まる。
しかし、この問題はStacksの中本サトシアップグレードにより解決される予定であり、この戦略の収益性を失わせる。アップグレードにより、単純なマイナー選出から抽選アルゴリズムへ移行し、「仮定総コミットメントと繰越（Assumed Total Commitment with Carryforward, ATC-C）」技術を採用することで、MEVマイニングの収益性を低下させる。マイナーは最近10ブロック中継続的に参加しなければ抽選資格を得られず、最近10ブロックのうち少なくとも5ブロックで採掘しなかったマイナーはStacks報酬の資格を失う。ATC-Cにより、マイナーがStacksブロックを獲得する確率は、そのマイナーのBTC支出額を過去10ブロックの中央値総BTCコミット額で割った値となる。これにより、他者のブロックコミットを排除することで不当な利益を得る可能性が低減される。
代替資産取引に対する入札競争
オーディナリズやルーンズなどの代替資産に関連するMEVは、前述の2つのタイプに分類できる：
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マイニングプールによる追加価値の抽出：マイニングプールは、ブロックや取引にビットコインオーディナリズや希少サトシなどの資産を含めることで追加価値を得ることができる。
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手数料奪取取引：トレーダーが、これらの代替資産に関連する取引のブロック内パッキングを巡って競合する。
マイニングプールにとって、ルーンズの初期的成功は追加の収益源となった。たとえば、半減期イベント期間中、ルーンズの期待されるローンチによりネットワークトランザクション量と手数料が最高潮に達し、多くのユーザーが歴史的なビットコイン半減ブロックに自分の取引を含めようと競った。半減後の取引手数料は1,500 sats/vByte以上に跳ね上がり（半減前は100 sats/vByte未満）、ViaBTCはこの急増を活かし、ルーンズ発表と同時の半減ブロックを採掘して40.75 BTCの利益を得た。うち37.6 BTCはルーンズ関連の取引手数料から得られた。ブロック報酬が半減した今、ルーンズの取引手数料はマイナーにとって重要な収益源となっている。
出典：Mempool.space
出典：Mempool.space
トレーダーにとっては、ルーンズやオーディナリズを利用するビットコインターゲット取引では、SIGHASH_SINGLE|SIGHASH_ANYONECANPAY を部分署名取引 (PSBTs) に使用しており、一つの署名入力が一つの出力に対応するようにしている。mempoolの透明性と組み合わせることで、多くの買い手が潜在的な利益取引を発見できるようになる。そのため、トレーダーは頻繁にRBFやCPFPを用いて、競争的な手数料戦争を引き起こし、マイナーがその需要からMEVを獲得できるようになる。たとえば、売り手が資産を出品した際、買い手が入札を行い、競争相手が現れた場合はRBFで手数料を引き上げ、自分の取引が確定されることを目指す。
取引者間の競争の典型例として、トランザクションIDが 2ffed299689951801a68b5791f261225b24c8249586ba65a738ec403ba811f0d の取引がある。売り手が資産を出品した後、この取引はRBFにより複数回置き換えられ、手数料レートはそれぞれ238、280、298、355 sat/vBとなった。
出典：Mempool.space
もう一つの例は、Magic EdenプラットフォームでのOrdiBotsの発行情報。複数のユーザーがトランザクションプールのフロントラン攻撃の被害に遭った。Magic Eden上でのOrdiBots発行インスクリプションはPSBTsを使用していた。PSBTの存在とビットコインが10分ごとにブロックを生成する間隔により、潜在的な買い手は異なるアドレスや署名を導入し、より高い手数料を支払うことで同一取引を競うことが可能となった。その結果、ホワイトリストユーザーの中にはフロントランボットの妨害により発行できなかった者も現れた。（チームは後に謝罪し、影響を受けたユーザーにカスタムOrdiBotsで補償するとしている。）
しかし、すべてのMEV関連技術や出来事がユーザーに有害なわけではない。場合によっては、MEV技術がユーザーの資産損失を防ぐ役割を果たすこともある。たとえば、RBFがなければ誤った取引は救済不能となり、未確定取引が長期間滞留し、機会コストが発生する。また、RBFの実行はビットコインネットワークの安全性向上にも寄与する。ブロック補助金が将来、取引手数料に比べて減少していくことが予想される中、取引手数料はマイナーがビットコインネットワークに継続的に参加するインセンティブとして極めて重要な役割を果たすだろう。ビットコイン開発者のPeter ToddもRBFの利点を積極的に提唱しており、マイナーに完全なRBFの運用を勧めている。
ビットコインMEVを支える主要技術要素
では、こうしたMEV機会を支えるビットコイン上の主要技術要素や手法とは何か？よく使われる技術分野には、mempool（取引プール）、RBF（Fee Replacement）、CPFP（Child Pays for Parent）、マイニングプールの加速サービス、およびプールプロトコルが含まれる。
mempool（取引プール）
イーサリアムや他の典型的なブロックチェーンネットワークと同様、ビットコインにもP2Pノードが受信したがまだブロックに含まれていない取引を保存する取引プール構造がある。mempoolの透明性と非中央集権性は、すべての取引がマイナーに伝播される環境を生み出し、MEV機会を育む土壌となる。
しかし、イーサリアムのgasメカニズムとは異なり、ビットコインの手数料は取引サイズにのみ関係する。したがって、ビットコインの取引プールは、より直接的なブロックスペースのオークション市場と見なすことができる。ここで、どのユーザーが次のブロックを狙って入札しているか、その入札額はいくらかが明確に見える。
異なるノードがP2P伝播から異なる取引を受け取るため、各ノードは異なるmempoolを持つ。さらに、各ノードは自らの転送戦略（mempoolポリシー）をカスタマイズでき、受け取り・中継したい取引を定義できる。マイニングプールも、自らの好む取引を選んでブロックに含めることができる（経済的には、高手数料取引を優先するだろう）。たとえば、ビットコインKnotsノードはオーディナリズ取引をすべてフィルタリングしている一方、Marathon Miningはブロックブラウザ内にピクセル風のロゴを作成している。
ブロック836361（ピクセルの色が手数料レートを示す）、出典：mempool.space
このため、ユーザーは取引の取り込みを早めるために特定のマイナーやマイニングプールに直接取引を送信するかもしれないが、この方法はビットコインコミュニティが重視する2つの特性——プライバシーと検閲耐性——に悪影響を及ぼす可能性がある。
P2Pノードを通じて伝播される取引は、マイナーやプールが識別可能な情報を基に取引を検閲しにくくなるため、取引元を曖昧にする効果がある。
取引加速サービスの利用に加え、ユーザーはRBFやCPFPで取引を加速することも選べる。
RBF と CPFP
Fee Replacement (RBF) および Child Pays for Parent (CPFP) は、ユーザーが取引の優先度を高めるためによく使う方法である。
RBF（Fee Replacement）は、mempool内の未確定取引を、同じ入力を少なくとも一つ共有するが、より高い手数料レートおよび総額の手数料を支払う別の取引で置き換えることを可能にする。前述のmempool戦略と同様、RBFは複数の方法で実装できる。最も一般的なのはBIP125で設計されたオプトインRBFであり、特別にマークされた取引のみが置き換え可能である。別の方法としてフルRBFがあり、取引がマークされていなくても置き換え可能となる。
CPFP（子取引が親取引の手数料を支払う）は、待機中の取引を加速する別のアプローチを取る。RBFのようにmempool内で止まっている取引を置き換えるのではなく、受取人が保留中の親取引のUTXOを使用して子取引を送信し、より高い手数料レートを支払うことで、待機中の親取引を加速できる。これにより、マイナーがこれらの取引をまとめて次のブロックに含めるインセンティブが生まれる。そのため、手数料が非常に低い取引が、ある時点で高い手数料レートであったにもかかわらずブロックに含まれることがある。このような取引はおそらくCPFPを使用したもの（後続の取引が手数料を支払った）と考えられる。
CPFPを使用して手数料の低い親取引（7.01 sat/VB）が確定された事例、出典：mempool.space
RBFとCPFPの主な違いは、RBFでは送信者がより高い手数料レートの取引で保留中の取引を置き換えられるのに対し、CPFPでは受取人がより高い手数料レートの子取引を送ることで保留中の取引を加速できる点にある。CPFPはLightning Networkからの退去取引（例：アンカー出力）にも有用である。費用面では、RBFの方が追加のブロックスペースを必要としないため、比較的コスト効率が高い。
外部手数料支払いとマイニングプールの加速サービス
RBF（Fee Replacement）やCPFP（Child Pays for Parent）に加え、ユーザーは外部手数料支払いを利用して取引を加速することもできる。たとえば、多くのマイニングプールが無料または有料の取引加速サービスを提供しており、txIDを提出することで取引のパッキングを早められる。有料サービスの場合、ユーザーはプールを支援するためにサービス料を支払う必要がある。このサービスはビットコインネットワーク外のシステム（ウェブサイト、クレジットカード決済など）を通じて料金を支払うため、「外部手数料支払い」と呼ばれる。
外部手数料支払いは、RBFやCPFPが使えない取引の救済策となるが、長期的に広く使われればビットコインの検閲耐性に悪影響を及ぼす可能性がある。
マイニングプールプロトコル
これまでの議論ではマイニングプールとマイナーを一体として扱ってきたが、実際には両者の間で分業と協力が必要である。マイニングプールはマイナーの計算能力を集約して採掘を行い、貢献度に応じて報酬を分配する。この協力プロセスには、特定のプロトコルが必要となる。
一般的なマイニングプールプロトコルであるStratum v1では、プールはマイナーにブロックテンプレート（ブロックヘッダーとcoinbase取引情報）を提供するだけであり、マイナーはそれに基づいてハッシュ計算を行う。また、stratum.workなどのツールを使えば、さまざまなマイニングプールからのStratum情報を可視化できる。
このプロセスにおいて、マイナーはどの取引をパッキングするか選択できない。代わりに、プールが取引を選定・テンプレート作成し、マイナーにタスクを割り当てる。
したがって、Stratum v1プロトコルでは、役割をイーサリアムエコシステムに近似して次のように対応付けられる：
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マイナー：一部のブロポーザー（proposer）の役割を担う（ハッシュ計算を行う）。
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マイニングプール：ビルダーとしてマイナーのハッシュ計算結果を利用し、同時にブロックのプロポーザーとしても機能する。
今後はどうなるか？
ビットコインにおけるMEVの負の影響を軽減する有望なソリューションがいくつか開発されつつある。
新プロトコル
新しいマイニングプールプロトコル、たとえばStratum v2やBraidPoolでは、マイナーがパッキングする取引を自主的に選択できる。Stratum v2は既にDEMANDなどの一部のマイニングプールや、Braiinsなどのマイニングファームウェアで採用されており、個々のマイナーが自らのブロックテンプレートを構築できるようになっている。これにより、データ転送の安全性、非中央集権性、効率性が向上し、ビットコイン上での取引検閲およびMEVのリスクが低下する。
この傾向に従えば、将来的にマイニングプールとマイナーの役割は、イーサリアムのPBS（Proposer/Builder Separation）モデルとは異なる形で進化する可能性がある。
さらに、ビットコインコアにおけるmempool関連の新設計も変化をもたらす可能性がある。主に議論されているのはv3トランザクションリレー戦略とクラスタmempoolの強化である。しかし、これらの新設計がLightning Networkチャネル退去の実装などに与える影響については、まだ議論が続いている。
マイニング報酬削減の影響
マイニング報酬の削減は重要な課題である。将来、ブロック報酬がさらに減少すれば、ネットワークに多方面からの影響を及ぼすだろう。
たとえば手数料狙い（fee sniping）のような問題は、早期からビットコイン開発者によって認識・議論されてきた。マイニングプールが意図的に過去のブロックを再採掘して手数料を獲得しようとする可能性がある。ビットコインコアはこれに対処するための措置を講じているが、現行の方法はまだ改善の余地がある。
原生的な取引手数料に加え、将来では代替資産も持続的な収益源となる可能性がある。そのため、一部のプロジェクトは、代替資産に関連する価値ある取引をより効果的に識別するインフラを構築しようとしている。たとえば、Rebarは、価値ある代替資産関連取引をより適切に識別できる代替パブリックmempoolの開発に着手している。
しかし、「外部手数料支払い」の項で述べたように、こうしたオフチェーンのビットコイン経済インセンティブが、ビットコインの自己調整型インセンティブ互換システムに与える影響は、まだ検証段階にある。
いずれにせよ、ビットコインのMEVはイーサリアムと類似点もあるが、アーキテクチャおよび設計思想の違いにより異なる側面も持つ。ビットコインの実用性の増加、ブロック補助金の減少、そして進化するBTCFiエコシステムにより、MEV関連の要因は今後さらに注目されるだろう。
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